CZ20021168A3 - Reproduktorové zařízení - Google Patents

Description

Reproduktorové zařízení

Oblast techniky

Vynález se týká reproduktorového zařízení použitelného v různých akustických zařízeních a televizních přijímačích a zejména reproduktorové jednotky spojené s akustickou trubicí uspořádanou před reproduktorovou jednotkou, přičemž akustická trubice má mikrofon pro detekci zvuku reprodukovaného reproduktorovou jednotkou a zvuk z reproduktorové jednotky je regulován podle signálů detekovaných mikrofonem.

Dosavadní stav techniky

V této části přihlášky vynálezu je uveden popis konvenčního reproduktorového zařízení stejného typu jako vynález, přičemž v tomto popise jsou činěny odkazy na obr. 7, 8 (A) a 8 (B) . Obr. 7 zobrazuje blokové schéma, obr. 8 (A) zobrazuje výstupní signály mikrofonu a obr. 8 (B) zobrazuje závislosti zvukového výstupu konvenčního reproduktorového zařízení, kde křivka a zobrazuje závislost akustického tlaku a křivka b zobrazuje závislost fáze.

Jak je to zřejmé z obr. 7, reproduktorová jednotka 1, která generuje zvukové vlny 1. je spojena s akustickou trubicí 2. Za účelem potlačení rezonance obě strany akustické trubice 2 obklopuje zvuk-absorbující materiál (není zobrazen). Pro detekci zvukových výstupních signálů uvnitř akustické trubice 2^ a v blízkosti reproduktorové jednotky 1_ je uspořádán mikrofon 4.

Když se signál přivede do reproduktorové jednotky 1 skrze odečítačku 6 a výkonový zesilovač 3, reproduktorová jednotka 1 generuje akustický výstup, který se vyvede z otvoru skrze akustickou trubici 2. Stojatá vlna způsobená délkou ·· ···· * ·· ·· • « * · · * · « · · · · · · • · ···· · · · « « · · · · ·» »····· akustického potrubí 2 a stojatá vlna generovaná uvnitř akustického potrubí 2 vede k tomu, že reproduktorové zařízení reprodukuje zvuky, která mají strmé špičky a hloubky ve frekvenční závislosti akustického tlaku. Za účelem zamezení tohoto jevu se používá zvuk-pohlcujícího materiálu pro potlačení stojatých vln. Avšak zvuk-pohlcující materiál není dostatečně účinný pro úplné potlačení stojatých vln. A proto mikrofon 4 detekuje zbývající stojatou vlnu a vede ji zpátky do odečítačky 6 skrze mikrofonový zesilovač 5. Tímto způsobem se uvnitř akustického potrubí 2 pohltí stojatá vlna a dosáhne se plochá frekvenční závislost akustického tlaku.

Je známé, že se akustická trubice spojená s přední částí reproduktorové jednotky používá k produkování rezonance v trubici, přičemž generovaná rezonanční frekvence f je dána rovnicí f = (n + 1)C/4L kde f je rezonanční frekvence trubice, n je n-tá rezonance, C rychlost zvuku a L je délka trubice.

Ve výše popsané konfiguraci reproduktorového zařízení, když se primární rezonance (n=l) způsobená délkou potrubí opravuje fázovým rozdílem mezi elektrickým vstupním signálem přivedeným do reproduktorové jednotky 1_ a zvukovým výstupním signálem vyzářeným z reproduktorové jednotky ]L, posune se rezonanční složka, což se po opravě projeví jako špička v závislosti zvukového výstupu. Tudíž je obtížné vyhladit závislost zvukového výstupu. Kromě to, poněvadž zpětná vazba se provádí pro celý frekvenční rozsah od nízké frekvenční složky k vysoké frekvenční složce, není možné regulovat žádoucí frekvenční složku.

Vztah mezi vstupem a výstupem je vyjádřen následující

/V φ φ ··· · •fe · ♦ Φ fe fe • * · · rovnici výstup vstup

A/ (1 + A . T(S)) ^kde Y/ýstup 3^e výstupní výkon, V_vstup je vstupní výkon, A je celkové zesílení dosažené zesilovači, a T(S) je přenosová funkce.

Za předpokladu, že mikrofon 4 má přibližně plochou závislost a funkce T(S) je v podstatě rovná přenosové funkci reproduktorové jednotky ý, funkce T{S) má hodnotu -1 v důsledku fázového posunu způsobeného reproduktorovou jednotkou 1 a druhou nebo třetí rezonanční akustického potrubí 2.

V některých případech se jmenovatel stane nulovým, aby byl připraven k provedení oscilace. To způsobí, že použití příliš mnoho zpětných vazeb, beroucí v úvahu krajní mez oscilace, a účinné regulování oblastí nízkých frekvencí a rezonance trubice se stane obtížným.

Vynález řeší výše uvedený problém a poskytuje reproduktorové zařízení, které má stabilní závislosti.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je reproduktorové zařízení, které zahrnuje zesilovač výkonu, který přijímá vstupní signál skrze odečítačku, reproduktorovou jednotku pro reprodukování výstupního signálu zesilovače výkonu, akustickou trubici uspořádanou před reproduktorovou jednotkou pro vedení zvukových vln generovaných reproduktorovou jednotkou, mikrofon pro detekci akustických výstupů vyzářených z reproduktorové jednotky, a zesilovač mikrofonu pro zesílení akustických výstupních signálů detekovaných mikrofonem. V ·· ·Φ·Φ ·· · • « · • * φ • · ···· » · · ♦ · · φ» ·· • · Φ 9 • Φ Φ « Φ · Φ ·« • •Φ · reproduktorovém zařízení s výše uvedenou konfigurací se výstupní signály zesilovače mikrofonu přivedou do odečítačky, přičemž ve stejném okamžiku se výstupní signály uvedeného zesilovače mikrofonu přivedou skrze vysokopásmový filtr rovněž do odečítačky pro vytvoření záporného zpětnovazebního obvodu k potlačení špiček a hloubek ve frekvenční závislosti akustického tlaku. Reproduktorové zařízení podle vynálezu tudíž poskytuje stabilní závislost.

Přehled obrázků na výkresech

Za účelem lepšího pochopení vynálezu je v následující části této přihlášky vynálezu uveden popis příkladů provedení vynálezu, ve kterém jsou činěny odkazy na přiložené výkresy, na kterých obr. 1 zobrazuje blokové schéma reproduktorového zařízení podle prvního příkladu provedení vynálezu, obr. 2 zobrazuje závislost akustického výstupu, obr. 3 zobrazuje blokové schéma reproduktorového zařízení podle druhého příkladu provedení vynálezu, obr. 4(A) zobrazuje závislost výstupního signálu mikrofonu podle druhého provedení vynálezu, obr. 4 (B) zobrazuje závislost akustického výstupu podle druhého příkladu provedení vynálezu, obr. 5 zobrazuje blokové schéma reproduktorového zařízení podle třetího příkladu provedení vynálezu, obr. 6 (A) zobrazuje závislost výstupního signálu mikrofonu podle třetího příkladu provedení vynálezu, obr. 6 (B) zobrazuje závislost akustického výstupu podle φφ φφφφ φφ ♦ φφ ·· φφφ · φ · ♦ · · · · φ · φ φ φφφφ φ φ φ φ φ φ φ « φ φ φφ » ·· φφφφ třetího příkladu provedení vynálezu, obr. 7 zobrazuje blokový diagram, obr. 7 (A) zobrazuje závislost výstupního signálu mikrofonu, obr. 7 (B) zobrazuje závislost zvukového výstupu.

Příklady provedení vynálezu

V této části přihlášky vynálezu je uveden popis příkladů provedení, ve kterém jsou činěny odkazy na obr. 1 až 6 (B).

Prvky, které mají stejné funkce jako prvky konvenčního reproduktorového zařízení, jsou označeny vztahovými značkami stejnými jako vztahové značky použité pro označení prvků konvenčního reproduktorového zařízení.

Příklad 1

Obr. 1 zobrazuje blokové schéma akustického obvodu podle prvního příkladu provedení vynálezu. Obr. 2 zobrazuje závislost zvukového výstupu, kde křivka a zobrazuje závislost akustického tlaku, zatímco křivka b zobrazuje závislost fáze. V následujícím textu je uveden popis celkové struktury reproduktorového zařízení, přičemž v tomto popise jsou činěny odkazy na obr. 1.

Jak je to zřejmé z obr. 1, akustická trubice 2 je uspořádána před reproduktorovou jednotkou 1., přičemž mikrofon 4 je připevněn uvnitř akustické trubice 2. Zvukové vlny vyzářené z reproduktorové jednotky 1^ se detekují mikrofonem _4 uvnitř akustické trubice 2. Detekované signály se přivedou do odečítačky 6 skrze vysokopásmový filtr 7 a současně se •

φ φ

* • φ «···

ΙΦ • Φ φ ·· ·· φ · · · · · • φφφφ · · · φφφ φ Φφφ· φ φ · · φ φφφ φφφ

ΦΦ ΦΦ Φ ·· V··· signály detekované mikrofonem 4 přivedou přímo do odečítačky 6, načež se tyto signály v odečítačce _6 smísí se vstupními signály přivedenými do odečítačky 6 z vnějšího obvodu, připojeného k reproduktorovému zařízení, pro opravení vstupních signálů. Opravené signály se zesílí v zesilovači 3 výkonu a nato se přivedou do reproduktorové jednotky 1.

Akustická trubice 2 je uspořádána před reproduktorovou skříní (není zobrazena), ke které je reproduktorová jednotka 1 připevněna, přičemž zvukové vlny se vedou akustickou trubicí 2, aby byly vyzářeny z úzkého štěrbinového otvoru s obdélníkovým tvarem. Mikrofon 4 detekuje rezonanci v akustické trubici 2, přičemž detekované výstupní akustické signály se vedou zpátky do odečítačky 6 skrze sekundární vysokopásmový filtr 7 (12dB/oct). Současně se akustické výstupní signály vedou zpátky přímo do odečítačky 6.

Obr. 2 zobrazuje závislost zvukového výstupu. Ve srovnání s obr. 8 (Β), který zobrazuje závislost zvukového výstupu podle konvenčního reproduktorového zařízení, špičky, ke kterým dochází kvůli posunu rezonanční složky způsobené fázovým posunem, nejsou zřetelné z obr. 2. Frekvenční závislosti reproduktorového zařízení podle prvního provedení vynálezu jsou vyrovnány bez toho, že by měly posun rezonanční složky.

Jak to bylo uvedeno výše, rezonance v akustické trubici 2 se detekuje mikrofonem 4 a detekované akustické výstupní signály se vedou skrze sekundární vysokopásmový filtr Ί_ (-12dB/oct) do odečítačky 6 jako zpětná vazba. Současně se signály detekované mikrofonem 4 rovněž přímo vedou do odečítačky 6. Mezní hodnota frekvence sekundárního vysokopásmového filtru 7 (-12dB/oct) se nastaví tak, aby se shodovala s rezonanční frekvencí akustické trubice. Tímto

VB ti>·ti titi · • ti · • · · • ti ♦ « • ti titi • ti ti • titi ti tititi • ti ti ti··· ti ti · · • ti · • ti ·· • titi ti • ti ti • titi • titi titi titititi způsobem se provede korekce fáze a dosáhne se kvalitnějšího reproduktorového zařízení.

Příklad 2

Obr. 3 zobrazuje blokové schéma reproduktorového zařízení podle druhého příkladu provedení vynálezu. Obr. 4 (A) zobrazuje závislost výstupního signálu mikrofonu, zatímco obr. 4 (B) zobrazuje závislost akustického výstupu, kde křivka a zobrazuje závislost akustického tlaku, zatímco křivka b zobrazuje závislost fáze. Rozdíl oproti prvnímu příkladu provedení spočívá v tom, že záporný zpětnovazební obvod v druhém příkladu provedení je proveden přivedením akustických výstupních signálů detekovaných mikrofonem 4 do odečitačky 6 skrze dvojici vysokopásmových filtrů 7 a 8^ zapojených do paralelní kombinace. Vysokopásmový filtr Ί_ je tvořen sekundárním vysokopásmovým filtrem (-12dB/oct), zatímco vysokopásmový filtr 8 je tvořen primárním vysokopásmovým filtrem (6 dB/oct).

Jak je to zřejmé z obr. 8 (A), který zobrazuje frekvenční závislost signálu mikrofonu konvenčního zařízení, zpětná vazba je předem vytvořena pokrytím dokonce nízkofrekvenčních složek, což znamená zvýšení nízkofrekvenčních složek. Avšak v druhém příkladu provedení vynálezu se hodnoty nízkofrekvenčních složek sníží, jak je to zřejmé ze závislosti zobrazené na obr. 4 (A) . To znamená, že v druhém příkladu provedení vynálezu se nízkofrekvenční složky nezvýší.

Ze srovnání závislostí zvukového výstupu podle druhého příkladu provedení vynálezu (obr. 4B) se závislostmi zvukového výstupu podle konvenčního reproduktorového zařízení

0 « • · *

0 · • 0 0 ·

00 ·« · • 0 0 • 0 · ·

0 0 ·«··

0«« «0 ·

0« ♦· • · 0 · · 0

0*0 0 «00

0000 (obr. 8 (Β)) je zřejmé, že k žádnému zvýšení nízkofrekvenční závislosti nedochází u druhého příkladu provedení vynálezu, oproti nízkofrekvenční závislosti podle konvenčního reproduktorového zařízení, kde ke zvýšení dochází.

Jak to bylo výše uvedeno, záporný zpětnovazební obvod v druhém příkladu provedení vynálezu je dosažen dvojicí vysokopásmových filtrů tvořených primárním vysokopásmovým filtrem 8 a sekundárním vysokopásmovým filtrem 7 a zapojených do paralelní kombinace, přičemž výstupní signály zesilovače 5 mikrofonu se vedou skrze oba vysokopásmové filtry do odečítačky 6_. V důsledku toho, zpětnovazební obvod může vést zpátky výstupní signály mikrofonu pouze v blízkosti rezonanční frekvenční složky, takže zvýšení nízkofrekvenčních složek se potlačí. Tudíž výstupní frekvenční závislosti se mohou vyrovnat a opravit, čímž se dosáhne reproduktorového zařízení s výbornými zvukovými závislostmi.

Příklad 3

Obr. 5 zobrazuje blokové schéma reproduktorového zařízení podle třetího příkladu provedení vynálezu. Obr. 6 (A) zobrazuje závislost výstupního signálu mikrofonu a obr. 6 (B) zobrazuje závisísot zvukového výstupu, kde křivka a zobrazuje závislost akustického tlaku, zatímco křivka b zobrazuje závislost fáze. Rozdíl oproti prvnímu příkladu provedení spočívá v tom, že záporný zpětnovazební obvod v třetím příkladě provedení zahrnuje dvojicí filtrů tvořených sekundárním vysokopásmovým filtrem Ί_ a nizkopásmovým filtrem 9. Sekundární vysokopásmový filtr Ί_ je určen pro zpracování výstupního signálu detekovaného mikrofonem £ a pro vedení zpracovaného výstupního signálu do odečítačky, a nízkopásmový filtr 9 (-12 dB/oct nebo -6dB/oct) je určen pro zpracování to* toto·· toto * • · · • to * • toto * • to toto toto to • toto to toto* • « ···· • · · • to · •to <· to toto to • · to to to to * « · ·· «to·· výstupního signálu detekovaného mikrofonem 2 a pro vedení zpracovaného výstupního signálu do odečitačky 6.

Nizkopásmový filtr 2 může vyjmout pouze nízkofrekvenční složky pro opravu fáze. Tudíž výstupní závislosti mohou být opraveny výlučně pro nízkofrekvenční složky. Sekundární vysokopásmový filtr 2 může nezávisle a libovolně opravovat rezonanci akustické trubice. Tímto způsobem výstupní frekvenční závislostí mohou být jednodušše a libovolně vyrovnány a opraveny a podle třetího příkladu provedení vynálezu se dosáhne reproduktorového zařízení s výbornými zvukovými závislostmi.

Ze srovnání závislostí zvukového výstupu podle třetího příkladu provedeni (obr. 6 (B)) se závislostmi zvukového výstupu podle konvenčního zařízení (obr. 8 (B) ) je jasně zřejmé, že nízkofrekvenční závislost a rezonance akustické trubice se mohou regulovat současně, což umožňuje libovolnou regulaci závislostí zvukového výstupu.

Ačkoliv výše uvedený popis příkladů provedení vynálezu je založen na vysokopásmových filtrech pro regulování druhé rezonance v akustické trubici, n-tá rezonance (n je kladné celé číslo) akustické trubice samozřejmě může být rovněž regulována podle vynálezu.

Kromě toho, vynález se rovněž může použít u reproduktorových zařízení, jejichž zadní kryt pro sdružení s akustickou trubicí je bass-reflexového typu nebo u reproduktorových zařízení, které nemají vůbec zadní kryt.

Průmyslová využitelnost

Reproduktorové zařízení podle vynálezu zahrnuje zesilovač výkonu, který přijímá vstupní signál skrze odečitačku, » · » · »

9 9 90 0

9 ·· ·· • * · * · • 9 9

9999 reproduktorovou jednotku pro reprodukování výstupního signálu, akustickou trubici uspořádanou před reproduktorovou jednotkou pro vedení zvukových vln z reproduktorové jednotky, mikrofon pro detekování akustických výstupů vyzářených z reproduktorové jednotky, a zesilovač mikrofonu pro zesílení zvukových výstupních signálů detekovaných mikrofonem. Reproduktorové zařízení, které má zápornou zpětnou vazbu vytvořenou přímým spojením výstupního signálu zesilovače mikrofonu s odečítačkou a spojením uvedeného výstupního signálu zesilovače mikrofonu s odečítačkou skrze vysokopásmový filtr, provádí opravu fáze a potlačuje špičkové hodnoty, ke kterým dochází kvůli posunu rezonanční frekvenční složky způsobenému změnou fáze. Přímá zpětná vazba výstupního signálu mikrofonu umožňuje zvýšení nízkofrekvenčních složek. Výstupní frekvenční závislosti se tudíž vyrovnají a zlepší se reprodukce zvuku při nízkých frekvencí, čímž se dosáhne reproduktorové zařízeni s výbornými zvukovými závislostmi.

Ve zpětnovazebním obvodě, ve kterém se použije sekundární vysokpásmový filtr, se významného účinku dosáhne uvedením mezního kmitočtu do shody s rezonanční frekvencí.

V reproduktorovém zařízení, který zahrnuje zesilovač výkonu, který přijímá vstupní signál skrze odečítačku, reproduktorovou jednotku pro reprodukování výstupního signálu ze zesilovače výkonu, akustickou trubici uspořádanou před reproduktorovou jednotkou pro vedení zvukových vln, mikrofon pro detekování akustických výstupů vyzářených z reproduktorové jednotky, zesilovač mikrofonu pro zesílení akustických výstupních signálů detekovaných mikrofonem, a záporný zpětnovazební obvod zahrnující dvojici filtrů tvořených primárním a sekundárním vysokofrekvenčním filtrem a zapojených do paralelní kombinace pro vedení výstupních signálů ze zesilovače mikrofonu do odečítačky, výstupní • · φ φ φ φ φ φφφ • · Φφφφ φφφ φφ · ·· φφφφ φ · φ φ φ φ • · · • φ φ · φφ φφ

Φφ φφ φ φ φ · φ φ * φ φ φ φ φ φ φ

Φ φφφφ signály mikrofonu mohou být vedeny zpátky pouze v blízkosti rezonanční frekvenční složky. V důsledku toho se zvýšení nízkofrekvenčních složek může potlačit. Tudíž výstupní frekvenční závislosti se mohou snadno vyrovnat a opravit, čímž se dosáhne reproduktorové zařízení s výbornými zvukovými závislostmi.

V reproduktorovém zařízení, které zahrnuje zesilovač výkonu, který přijímá vstupní signál skrze odečítačku, reproduktorovou jednotku pro reprodukování výstupního signálu zesilovače výkonu, akustickou trubici uspořádanou před reproduktorovou jednotkou pro vedení zvukových vln, mikrofon pro detekování zvukových výstupů vyzářených z reproduktorové jednotky, zesilovač mikrofonu pro zesílení zvukových výstupních signálů detekovaných mikrofonem, a záporný zpětnovazebný obvod zahrnující filtry, tvořené sekundárním vysokopásmovým filtrem a primárním nebo sekundárním nízkopásmovým filtrem, zapojené do paralelní kombinace a spojené s odečítačkou, výstupní signály zesilovače mikrofónu mohou být vedeny zpátky pouze v nízkofrekvenční složce a v blízkosti rezonanční vysokofrekvenční složky. Nízkopásmový filtr může provést opravu fáze pro nízkofrekvenční složku a regulaci nízkofrekvenční složky. Kromě toho, libovolné žádoucí frekvenční složky se mohou nezávisle regulovat a rezonanční frekvenční složka se může regulovat, zatímco se zvyšuje nebo potlačuje reprodukce nízkofrekvenční oblasti. Tímto způsobem se výstupní frekvenční závislosti mohou vyrovnat a snadno opravit, čímž se dosáhne reproduktorové zařízení s výbornými zvukovými závislostmi.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   4 · 4 4·· * 4

   4« ··

   4 · 4

   1. Reproduktorové zařízení, které zahrnuje zesilovač výkonu pro přijmutí vstupního signálu skrze odečítačku; reproduktorovou jednotku pro reprodukování výstupního signálu zesilovače výkonu; akustickou trubici uspořádanou před reproduktorovou jednotkou pro vedení zvukových vln reprodukovaných reproduktorovou jednotkou; mikrofon pro detekování akustických výstupů vyzářených z reproduktorové jednotky; zesilovač mikrofonu pro zesílení akustického výstupního signálu detekovaného mikrofonem; a záporný zpětnovazební obvod, vyznačené tím, še záporný zpětnovazební obvod je vytvořen vedením akustického výstupního signálu zesilovače mikrofonu do odečítačky a současným vedením akustického výstupního signálu zesilovače mikronu do odečítačky skrze vysokopásmový filtr.
2. 2. Reproduktorové zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že vysokopásmový filtr je tvořen sekundárním vysokopásmovým filtrem, jehož mezní frekvence je shodná s rezonanční frekvencí akustické trubice.
3. 3. Reproduktorové zařízení, které zahrnuje zesilovač výkonu pro přijmutí vstupního signálu skrze odečítačku; reproduktorovou jednotku pro reprodukování výstupního signálu zesilovače výkonu, akustickou trubici uspořádanou před reproduktorovou jednotkou pro vedení zvukových vln reprodukovaných reproduktorovou jednotkou; mikrofon pro detekování akustických výstupů vyzářených z reproduktorové φφ Φφφ· φφ · ·♦ ·· • « » · · · · φφφφ φ * φ « φ φφφφ φφφ φ V · · · · φ φφ φ · φφφφ jednotky; zesilovač mikrofonu pro zesílení akustického výstupního signálu detekovaného mikrofonem; a záporný zpětnovazební obvod, vyznačené tím, že záporný zpětnovazebný obvod je vytvořen vedením akustického výstupního signálu zesilovače mikrofonu do odečítačky skrze primární vysokopásmový filtr a sekundární vysokopásmový filtr, přičemž primární vysokopásmový filtr a sekundární vysokopásmový filtr jsou zapojeny do paralelní kombinace.
4. 4. Reproduktorové zařízení, které zahrnuje zesilovač výkonu pro přijmutí vstupního signálu skrze odečítačku; reproduktorovou jednotku pro reprodukování výstupního signálu zesilovače výkonu; akustickou trubici uspořádanou před reproduktorovou jednotkou pro vedení zvukových vln; mikrofon pro detekování akustických výstupů vyzářených z reproduktorové jednotky; zesilovač mikrofonu pro zesílení akustického výstupního signálu detekovaného mikrofonem; a záporný zpětnovazebný obvod, vyznačený tím, že záporný zpětnovazební obvod je vytvořen vedením akustického výstupního signálu zesilovače mikrofonu do odečítačky skrze sekundární vysokopásmový filtr spojený s jedním filtrem zvoleným z množiny, zahrnující primární nízkokopásmový filtr a sekundární nízkopásmový filtr, do paralelní kombinace.

   Zastupuje: